汪英枝

(中國(guó)昆侖工程公司，北京100037)

“十二五”期間，我國(guó)制定了節(jié)能減排目標(biāo)，即單位GDP能耗下降16%、主要污染物排放總量下降8% ～10%［1］。目前，我國(guó)能源供需形勢(shì)嚴(yán)峻，節(jié)能目標(biāo)任務(wù)艱巨，大氣污染防治壓力加大，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)一系列措施，如制定《精對(duì)苯二甲酸(PTA)單位產(chǎn)品能源消耗限額》等30項(xiàng)國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，淘汰高耗能生產(chǎn)企業(yè)，控制能源消費(fèi)總量，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，確保實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)。節(jié)能評(píng)估是根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃，對(duì)項(xiàng)目的能源利用是否科學(xué)合理進(jìn)行分析評(píng)估。2010年4月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查暫行辦法》、《固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估工作指南》等。固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估按照項(xiàng)目年能源消費(fèi)量實(shí)行分類管理，百萬(wàn)噸級(jí)PTA項(xiàng)目能源消費(fèi)量大于87 924 GJ/a(3 000 t/a標(biāo)煤)，需要編制節(jié)能評(píng)估報(bào)告。

1 節(jié)能評(píng)估依據(jù)

1.1 國(guó)家現(xiàn)行法律法規(guī)

包括與項(xiàng)目所屬行業(yè)有關(guān)的國(guó)家、地方法律、法規(guī);與項(xiàng)目相關(guān)的國(guó)家“十二五”規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃、廠址所在地區(qū)域發(fā)展規(guī)劃。

1.2 行業(yè)準(zhǔn)入條件與產(chǎn)業(yè)政策

明確與項(xiàng)目相關(guān)的行業(yè)準(zhǔn)入條件，定位屬于鼓勵(lì)類、限制類還是禁止類，投資項(xiàng)目應(yīng)屬鼓勵(lì)類。產(chǎn)業(yè)政策主要包括節(jié)能、節(jié)水政策大綱、技術(shù)推廣目錄等，如第六批《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄》見2013年12月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的【2013】45號(hào)公告。

1.3 相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

包括與項(xiàng)目相關(guān)的用能品種、用量、節(jié)能品種的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、產(chǎn)品能耗限額標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備(產(chǎn)品)能效標(biāo)準(zhǔn)、耗能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)等。節(jié)能評(píng)估能耗計(jì)算主要按照《綜合能耗計(jì)算通則》(GB/T 2589—2008)［2］和《石油化工設(shè)計(jì)能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50441—2007)［3］的要求進(jìn)行。

2 PTA項(xiàng)目用能分析

以1 200 kt/a PTA裝置及其配套公用工程設(shè)施為例，對(duì)該項(xiàng)目能源結(jié)構(gòu)、用能品種、用能點(diǎn)、用能量進(jìn)行用能分析。

2.1 主要供能及用能系統(tǒng)

以廠址紅線為界限，外部進(jìn)入紅線的能源(不在投資建設(shè)之內(nèi))為項(xiàng)目所需要的外供能源。本項(xiàng)目外供的能源主要有水、電(部分)、煤。水通過(guò)開發(fā)區(qū)綜合給水站提供生活水、生產(chǎn)原水;項(xiàng)目所用電來(lái)自開發(fā)區(qū)電網(wǎng);煤用于自建的熱電聯(lián)產(chǎn)燃煤鍋爐。

界區(qū)內(nèi)裝置消耗能源主要有:水(生活水、生產(chǎn)水、除鹽水、循環(huán)冷卻水、消防水)、電、蒸汽(高壓、中壓、低壓)、工藝壓縮空氣、儀表壓縮空氣、氮?dú)獾?。其中熱電?lián)產(chǎn)裝置負(fù)責(zé)向項(xiàng)目的PTA生產(chǎn)裝置、輔助生產(chǎn)設(shè)施和公用工程裝置提供各

種等級(jí)的蒸汽及部分電力。

2.2 能源消耗量

PTA裝置用能工段有:氧化工段和精制工段。氧化工段包括空氣壓縮、氧化反應(yīng)、對(duì)苯二甲酸(TA)結(jié)晶、TA固體分離、廢氣處理和溶劑回收等單元。精制工段包括漿料調(diào)配、PTA加氫精制和結(jié)晶、固體分離、干燥和產(chǎn)品風(fēng)送及貯存等單元。輔助生產(chǎn)設(shè)施包括中央控制室、中心化驗(yàn)室、原料罐區(qū)、成品庫(kù)、輔料倉(cāng)庫(kù)、制氫裝置等。公用工程主要消耗能源的有熱電聯(lián)產(chǎn)裝置、海水泵站、污水處理站等。1 200 kt/a PTA項(xiàng)目用能主要為煤、電、水，其中水5 336 000 m3/a(用于PTA裝置，除鹽水站、罐區(qū)及其他)，煤768 kt/a(用于熱電聯(lián)產(chǎn)裝置的蒸汽制備、發(fā)電)，電80 GW·h/a(用于PTA生產(chǎn)裝置開車時(shí)用電，配套公用工程部分)［4］。

2.3 主要用能設(shè)備的節(jié)能評(píng)估

用能設(shè)備的節(jié)能評(píng)估需要分析主要設(shè)備的選型、配置是否科學(xué)合理，設(shè)備能效指標(biāo)是否達(dá)到先進(jìn)水平，還需附上主要用能設(shè)備能效評(píng)價(jià)計(jì)算書［5］。PTA裝置主要耗能設(shè)備有:工藝空氣壓縮機(jī)組、溶劑脫水塔再沸器、加氫精制漿料預(yù)熱器等，主要設(shè)備用能情況如下:

(1)工藝空壓機(jī)組

項(xiàng)目工藝空壓機(jī)選用“四合一”機(jī)組(空壓機(jī)+汽輪機(jī)+尾氣膨脹機(jī)+電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī))，其中汽輪機(jī)將氧化反應(yīng)副產(chǎn)的低壓、超低壓蒸汽充分利用，膨脹機(jī)將高壓催化焚燒裝置(HPCCU)排出的氧化尾氣溫度由約150℃下降到約100℃，熱量需進(jìn)一步回收。PTA裝置正常生產(chǎn)時(shí)，空壓機(jī)不需要外供蒸汽和電，而且電機(jī)還可以發(fā)電輸出，因此PTA主裝置電消耗為0，節(jié)能效果比較明顯。

(2)溶劑脫水塔再沸器

本項(xiàng)目溶劑回收采用共沸精餾，脫水塔為填料塔(高效規(guī)整填料)，塔的效率比較高，塔的直徑和塔高大大降低，溶劑脫水塔再沸器為虹吸式列管換熱器，熱源來(lái)自氧化反應(yīng)器頂部第二冷凝器副產(chǎn)的低壓蒸汽(0.35 MPa，148℃)，蒸汽用量為224 t/h，正常生產(chǎn)時(shí)不需要外供蒸汽，系統(tǒng)利用裝置廢熱，充分體現(xiàn)了能源的循環(huán)利用。

(3)加氫精制漿料預(yù)熱器

采用8臺(tái)預(yù)熱器，第一預(yù)熱器采用第四結(jié)晶器產(chǎn)生的蒸汽加熱，第二預(yù)熱器采用第二結(jié)晶器產(chǎn)生的蒸汽加熱第五級(jí)預(yù)熱器后的蒸汽凝液加熱，第三預(yù)熱器采用第三結(jié)晶器產(chǎn)生的蒸汽加熱，第四預(yù)熱器采用第一結(jié)晶器產(chǎn)生的蒸汽加熱第六級(jí)預(yù)熱器后的蒸汽凝液加熱，第五預(yù)熱器采用第二結(jié)晶器產(chǎn)生的蒸汽加熱，第六預(yù)熱器采用第一結(jié)晶器產(chǎn)生的蒸汽加熱，第七、八級(jí)預(yù)熱器采用熱電聯(lián)產(chǎn)裝置提供的高壓蒸汽加熱。該項(xiàng)目漿料預(yù)熱系統(tǒng)充分利用結(jié)晶器閃蒸的各級(jí)蒸汽及其一次利用后的蒸汽凝液，大大減少了外供蒸汽的耗用量，蒸汽的利用效率也得到了提高。

2.4 綜合能耗分析

項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估需要對(duì)裝置和項(xiàng)目、單位產(chǎn)品、單位產(chǎn)值綜合能耗等分別進(jìn)行計(jì)算及分析。

綜合能耗是指用能單位在統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)實(shí)際消耗的各種能源實(shí)物量，按規(guī)定的計(jì)算方法和單位分別折算后的總和。對(duì)工程項(xiàng)目，綜合能耗指統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)，主要生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合能耗總和。

單位產(chǎn)品綜合能耗(ep)計(jì)算公式:式中:Ep為能耗體系的能耗;Gp為能耗體系的進(jìn)料量或合格產(chǎn)品量。

單位產(chǎn)值綜合能耗(eg)計(jì)算公式:

式中:E為綜合能耗;G為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)產(chǎn)出的總產(chǎn)值或增加值。其中工藝空壓機(jī)配置為“四合一”機(jī)組(汽輪機(jī)+空壓機(jī)+尾氣透平+電機(jī))，裝置正常生產(chǎn)時(shí)發(fā)電機(jī)可發(fā)電，副產(chǎn)電力用于PTA裝置用電設(shè)備，裝置不需外供電力，裝置電耗為0。

從表1可看出，按GB/T 50441—2007折算，PTA裝置單位產(chǎn)品綜合能耗為5.18 GJ(折算為123.8 kg標(biāo)油或 176.9 kg標(biāo)煤)。

表1 PTA裝置單位產(chǎn)品綜合能耗Tab.1 Comprehensive energy consumption of PTA plant

全廠單位產(chǎn)品綜合能耗按照GB/T 50441—2007和GB/T 2589—2008折算見表2和表3。

表2 基于GB/T 50441—2007折算全廠綜合能耗Tab.2 Convert of comprehensive energy consumption for PTA plant according to GB/T 50441—2007

表3 基于GB/T 2589—2008標(biāo)準(zhǔn)折算全廠綜合能耗Tab.3 Convert of comprehensive energy consumption for PTA plant according to GB/T 2589—2008

從表2和表3可知，不同標(biāo)準(zhǔn)的折標(biāo)系數(shù)有所不同，計(jì)算能耗有所差異。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50441—2007中電力折算為等價(jià)值，反映實(shí)際能耗;而標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2589—2008中僅給出電力折算當(dāng)量值，電力折算等價(jià)值要求“按當(dāng)年火電發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗計(jì)算”，且折標(biāo)系數(shù)不全，缺少各種壓力等級(jí)的蒸汽(僅一種低壓蒸汽)折標(biāo)系數(shù)，缺少不同規(guī)格除鹽水折標(biāo)系數(shù)，對(duì)于用能品種較多的裝置來(lái)說(shuō)，不能滿足測(cè)算要求。另外，GB/T 50441中電力折算等價(jià)值為2005年的火電發(fā)電煤耗，2013年電力折算等價(jià)值應(yīng)為0.225 kg標(biāo)煤/kW·h。對(duì)于沒(méi)有設(shè)置污水處理裝置的項(xiàng)目或生產(chǎn)污水僅作預(yù)處理，沒(méi)有達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，排放的污水需要計(jì)入能耗，折標(biāo)系數(shù)可參考 GB/T 50441—2007。

該項(xiàng)目所在地2010年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值5 158.1億元，建成投產(chǎn)后年銷售收入184億元，占所在地區(qū)GDP的3.56%;所在地區(qū)2010年工業(yè)生產(chǎn)增加值2 306.1億元，投產(chǎn)后工業(yè)生產(chǎn)增加值為38.5億元，占所在地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)增加值的1.67%。所在地區(qū)2010年單位GDP能耗為35.12 GJ(折合1.2 t標(biāo)煤)，項(xiàng)目2012年底投產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)增加值43.7億元，單位產(chǎn)品能耗6.77 GJ(折合162 kg標(biāo)油)，低于所在地區(qū)GDP能耗。

2.5 綜合能耗評(píng)估

2.5.1 能源加工轉(zhuǎn)換情況

根據(jù)項(xiàng)目能源消費(fèi)情況，本項(xiàng)目能源加工、轉(zhuǎn)換、利用見圖1。

圖1 PTA項(xiàng)目能源轉(zhuǎn)換方法Fig.1 Schematic diagram of energy transfer in PTA project

按照國(guó)家規(guī)定的節(jié)能工程方案要求，單臺(tái)容量10 t/h以上(含10 t/h)及運(yùn)行4 000 h/a以上(含4 000 h/a)的工業(yè)鍋爐，應(yīng)實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)。本項(xiàng)目所需要的能源主要是煤，采用熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，配置4臺(tái)燃煤鍋爐，生產(chǎn)時(shí)3開1備提供全廠所需蒸汽和電力。熱電聯(lián)產(chǎn)裝置用煤量為768 000 t/a(折合524 434 t/a標(biāo)煤)，產(chǎn)品PTA消耗量為9.37 GJ/t(320 kg/t標(biāo)煤)，煤經(jīng)燃燒轉(zhuǎn)換成電96 MW/t，供附屬裝置和配套公用工程、熱電聯(lián)產(chǎn)裝置所用;鍋爐產(chǎn)生的9.9 MPa高壓蒸汽224 t/h和1.0 MPa低壓蒸汽80 t/h，主要供PTA裝置用。

2.5.2 綜合能耗評(píng)估

根據(jù)天津市《PTA裝置單位綜合能耗計(jì)算方法及限額》(DB 12046.27—2008)，單位PTA 產(chǎn)品綜合能耗限額值為4.72 GJ(173 kg標(biāo)煤/t)，本項(xiàng)目單位產(chǎn)品綜合能耗為123.8 kg標(biāo)油，低于限額值，同時(shí)也低于全國(guó)PTA行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)基準(zhǔn)值的限額值5.6 GJ(134 kg標(biāo)油/t)。

從表4可知，該項(xiàng)目PTA裝置綜合能耗為5.18 GJ/t(123.8 kg/t標(biāo)油)，與國(guó)內(nèi)同類裝置相比，屬近年來(lái)國(guó)內(nèi)PTA裝置先進(jìn)技術(shù)之一。

表4 國(guó)內(nèi)PTA裝置綜合能耗比較Tab.4 Comparison of comprehensive energy consumption for PTA plants in China

3 幾點(diǎn)建議

百萬(wàn)噸級(jí)PTA項(xiàng)目的節(jié)能評(píng)估要明確項(xiàng)目界區(qū)的劃分，要熟悉整個(gè)工程項(xiàng)目外部條件、子項(xiàng)組成及其關(guān)聯(lián)性，對(duì)項(xiàng)目的工藝技術(shù)、工藝流程、物料性能、物性參數(shù)、能耗構(gòu)成、物料平衡、能量平衡、節(jié)能措施等融會(huì)貫通，還要了解配套公用工程設(shè)施、用能來(lái)源及交接點(diǎn)條件等。

PTA項(xiàng)目的節(jié)能評(píng)估能耗計(jì)算主要按照《石油化工設(shè)計(jì)能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50441—2007)和《綜合能耗計(jì)算通則》(GB/T 2589—2008)的要求開展。因不同標(biāo)準(zhǔn)，折標(biāo)系數(shù)有所不同，計(jì)算能耗有所差異。GB/T 50441—2007中電力折算為等價(jià)值，比較合理(等價(jià)值應(yīng)是動(dòng)態(tài)的，每年由電力部門公布數(shù)據(jù));而GB/T 2589—2008中電力折算給出當(dāng)量值，且折標(biāo)系數(shù)不全，對(duì)于用能品種較多的裝置來(lái)說(shuō)，應(yīng)參照GB/T 50441補(bǔ)充有關(guān)系數(shù)。

節(jié)能評(píng)估需要分別對(duì)生產(chǎn)裝置和全廠綜合能耗進(jìn)行測(cè)算。通常對(duì)不同裝置進(jìn)行能耗對(duì)比時(shí)，宜采用GB/T50441;與宏觀經(jīng)濟(jì)相關(guān)的能耗計(jì)算，宜采用GB/T 2589。為便于全面評(píng)價(jià)項(xiàng)目能耗，最好按上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)項(xiàng)目和裝置的能耗進(jìn)行測(cè)算。因項(xiàng)目廠址、依托條件不同，能源加工利用方式不同，通常全廠綜合能耗會(huì)大于裝置綜合能耗。

PTA裝置主要用能設(shè)備之一是工藝空壓機(jī)組，在對(duì)空壓機(jī)組作能量平衡計(jì)算和能效評(píng)價(jià)時(shí)，需要同時(shí)考慮氧化反應(yīng)器頂部冷凝器副產(chǎn)蒸汽的回用合理性，還要考慮尾氣膨脹機(jī)動(dòng)力來(lái)源尾氣催化焚燒裝置，并分開車、停車、正常運(yùn)行3種工況進(jìn)行計(jì)算。2套整裝單元的計(jì)算復(fù)雜，受不同工況條件的交織和約束，要與供貨廠商取得聯(lián)系，才能作出客觀、合理的評(píng)估。

項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估還要求對(duì)萬(wàn)元產(chǎn)值綜合能耗測(cè)算，并與當(dāng)?shù)谿DP能耗對(duì)比。

［1］ 楊潔.堅(jiān)持不懈抓好節(jié)能減排積極推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)［R］.中國(guó)節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告，2012，16－17.

［2］ 綜合能耗計(jì)算通則［S］.GB/T 2589—2008.

［3］ 石油化工設(shè)計(jì)能耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)［S］.GB/T 50441—2007.

［4］ 汪英枝.百萬(wàn)噸級(jí)PTA裝置及其配套設(shè)施節(jié)能評(píng)估報(bào)告［R］.2011.3.

［5］ 謝極，徐志強(qiáng)，陸新明，等.固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目節(jié)能評(píng)估和審查工作指南［S］.2014，14.